Ученые выяснили, как можно регулировать развитие связанных со старением болезней

Лизолипиды в клеточных мембранах клеток мозга могут влиять на развитие таких заболеваний, как болезни Альцгеймера, Паркинсона, Хаттингтона и боковой амиотрофический склероз. К такому выводу пришли сотрудники подведомственного Минобрнауки России Института физической химии и электрохимии (ИФХЭ) имени А. Н. Фрумкина РАН.

Они обнаружили, что благодаря конусообразной форме лизолипиды собираются на границах так называемых рафтов — функциональных платформам для многих клеточных белков. Тем самым лизолипиды действуют как линейный аналог поверхностно-активных веществ и влияют на формирование и функционирование рафтов. Изменение формы и размеров рафтов ученые связывают с проявлениями медленно прогрессирующих заболеваний нервной системы, ведущих к старческой деменции.

«Клеточная мембрана содержит тысячи различных видов липидов. Причина такого разнообразия до сих пор неизвестна. Однако для протекания ряда клеточных процессов необходимы скопления липидов, благодаря которым белки имеют возможность закрепляться в мембране или находить молекулы для взаимодействия», — рассказал один из авторов работы, инженер-исследователь лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН, аспирант МФТИ Владимир Краснобаев. 

Одним из видов таких скоплений являются рафты. В них липидные молекулы собраны в упорядоченный «плот», из-за чего рафты толще и плотнее, чем остальная клеточная мембрана.

Ранее сотрудники лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН экспериментально доказали, что линейной активностью обладают ганглиозиды, липиды с объемной полярной частью, составляющие до 12 % всех липидов нейрональных мембран. Даже незначительное количество ганглиозидов меняло процесс формирования рафтов.

«С точки зрения физики, ганглиозиды и лизолипиды должны схожим образом влиять на процесс формирования рафтов. В этом исследовании мы хотели выяснить, действительно ли это так», — объяснил Владимир Краснобаев.

Согласно предложенной в лаборатории модели лизолипиды формируют монослой с положительной спонтанной кривизной, влияя на процесс образования рафтов в клеточной мембране.

Для экспериментальной проверки выдвинутых гипотез ученые использовали атомно-силовой микроскоп. Они изучили процесс формирования липидных рафтов в биологических мембранах в присутствии лизолипидов. Оказалось, что даже небольшие, порядка 1 %, концентрации лизолипидов оказывают сильное влияние на диаметр и высоту рафтов. Выраженность этого влияния зависит от уровня холестерина в мембране.

«Таким образом, лизолипиды регулируют формирование рафтов в зависимости от уровня холестерина в мембранах», — подчеркнул ученый.

Результаты исследования позволили подтвердить и улучшить теоретическую модель взаимодействия различных молекул с клеточной мембраной. Выводы ученых стали новым шагом в понимании молекулярных механизмов, ответственных за развитие возрастных заболеваний.

Работа поддержана Минобрнауки России. Результаты исследования опубликованы в одном из научных журналов.